YANMA (hem kirlilik kaynağı, hem kirlilik kontrol tekniği)

Yanma: ışık ve ısı çıkışıyla birlikte gerçekleşen, bir maddenin oksijen ile birleşmesi Yanma prosesinde, yakıttaki potansiyel kimyasal enerji ısıl enerjiye dönüşür C +O 2  CO 2 2H 2 +O 2  2H 2 O

Fig 6.5. Energies involved in combustion process Time Fig 6.5. Energies involved in combustion process Time Fig 6.5. Energies involved in combustion process Süre Fig 6.5. Yanma sürecinde enerji Ateşleme Yanma ürünleri Yakıt + oksijen karışımı Yanma ısısı

Yanma bir hava kirliliği kaynağıdır CO 2 ve H 2 O’ni yanında çok sayıda başka ürün de yanma sonucunda oluşur: CO, Uçucu kül, metal oksitleri, tuzlar, aldehitler, ketonlar, asitler, PAH’lar (çok halkalı aromatik hidrokarbonlar)….

Yanmanın üç T’si: Time (zaman): Yanma tepkimesinin gerçekleşmesi için Temperature (sıcaklık): Yanma tepkimesinin başlaması için yeterince yüksek bir sıcaklık gereklidir. Yanma sırasındaki sıcaklık da pek çok kirletici parametreyi belirler Turbulence (türbülans): Tepkimeye giren yakıtın ve oksijenin birbiriyle teması önemlidir

Yakıt farklı formlarda bulunabilir Uçucu madde (gaz olarak yanar ve görünür bir alev oluşturur) Sabit karbon (görünür bir alev oluşmaz) Sıvı (önce atomize olur)

Ne yanar? Yanan maddelerin çoğu oksijen ve hidrojen bileşikleridir Yanan diğer maddeler: S, P, Mg ve Fe gibi metaller yüksek sıcaklıklarda yanar

Yanma ısısı «Yanma ürünleri başlangıç sıcaklığına soğutulduğunda kazanılan ısı» Üst ısıl değer: Yanma sonucu oluşan su buharının yoğuşarak latent (gizli) ısısını açığa çıkardığı varsayımına dayanır Alt ısıl değeri: Yanma sonucu oluşan su buharının yoğuşmadığı varsayımına dayanır

Patlama (yanma) limitleri «Çok zengin» ya da «çok fakir» bir yakıt- hava karışımı yanmaz Örn: %99 metan ve %1 havadan oluşan bir karışım yanmaz çünkü «çok zengin»dir. Örn: %1 metan ve %99 havadan oluşan bir karışım yanmaz çünkü «çok fakir»dir.

Patlama (yanma) limitler Patlama limitlerini teorik olarak belirlemenin bir yolu yoktur. Deney verisi gereklidir. Muhtelif kaynaklarda bu limitler verilmiştir (kitabınızda Table 7.1) Genellikle, stokiyometrik oranın yüzdesi olarak verilirler.

Stokiyometrik karışımda yakıtın karışıma hacim (mol) oranı Alt patlama limitinde yakıtın oranının, stokiyometrik karışımdaki değere oranı Üst patlama limitinde yakıtın oranının, stokiyometrik karışımdaki değere oranı

Example 7.7 Tablo 7.1’e göre metan ve havanın stokiyometrik karışımında %9.8 metan (ve dolayısıyla %90.2 hava) vardır Tabloya göre Alt Patlama Limiti(LEL: lower explosive limit) stokiyometrik oranın %46’sı, Üst Patlama Limiti (UEL: upper explosive limit) stokiyometrik oranın %164’üdür.

Example % x 0.46 = 4.36% (hacimce) 9.48% x 1.64 = 15.55% (hacimce) Böylece, bu karışım, ancak içindeki metan oranı %4.36 ve %15.55 arasında olduğunda yanabilir.

Example 7.7 Kitap, stokiyometrik oranın %9.8 olduğunu vermeseydi, siz nasıl hesaplardınız? ?????

Hava/Yakıt Oranı Bazı durumlarda (özellikle motorlu araçlardan söz edilirken) Hava/Yakıt (H/Y) oranı hacim yerine kütle oranı olarak verilir. Ex. 7.7 için yanmanın gerçekleşebileceği en büyük H/Y oranını (kütlece) bulun.

Yanma Odalarında Karışma Yanmanın gerçekleşmesi için Yakıt ve oksitleyici karışmalıdır Yakıt ve oksitleyici iyi karışmazsa, yeterli hava olsa bile yanma tam olarak gerçekleşmez.

Ref: De Nevers Kötü karışma İdeal karışma Eksik hava Aşırı hava Stokiyometrik nokta Hava/yakıt oranı

Alev Sıcaklığı Adiyabatik alev sıcaklığı: Isı kaybı olmayan durumda yanma sıcaklığı Adiyabatik alev sıcaklığı: Isı kaybı olmayan durumda yanma sıcaklığı Sıcaklık bazı etkenler bağlıdır Yakıt ve oksitleyici türü Alevin büyüklüğü Yakıt ve havanın ön ısıtma miktarı Yakıt ve havanın ön karışmasının ne kadar iyi olduğu

Alev sıcaklığı Yakıt ve hava önceden karıştırılırsa, alev ön karışımı alev olarak adlandırılır. Ön karşıma olmazsa (örneğin, çakmakta olduğu gibi) alev difüzyon alevi olarak adlandırılır. Ön karışımlı alevde, havanın yakıtla karışması için gerekli difüzyon için gecikme olmadığından alev sıcaklığı çok daha yüksektir.

In automobile engines and large coal fired furnaces, thermal NOX forms.

Alev sıcaklığı Sizce alev sıcaklığının hava kirletici emisyonlarla ilişkisi (hem olumlu hem olumsuz yönde) nedir?

T ile artar T ile azalır N 2 +O 2  2NONO+1/2O 2  NO 2

Yanma süresi Küçük alevlerde yanma süreleri oldukça kısadır. Büyük alevlerde daha uzundur. Ex 7.8’de bir gaz sobası, otomobil motoru ve kömür yakıtlı büyük kazan için yanma süreleri karşılaştırılmıştır Gaz sobası: 5 ms Otomobil motoru: 2.5 ms Kazan: 2.6 s

Aşırı (fazla) hava Tam yanma için gerekli oksijenin bulunduğundan emin olmak için, hemen hemen tüm yanma cihazlarında stokiyometrik oalrak gerekli olandan daha fazla hava ortama verilir. Havanın, stokiyometrik olarak gerekli olanında fazla olan kısmına aşırı hava adı verilir

Yanma ürünlerinin hacmi ve bileşimi products Gerçek bir yanmada stokiyometrik oranlarda çalışılmaz (aşırı hava kullanılır) Aynı zamanda, yanma havası genellikle tam olarak kuru olmadığından, havanın kendisinden gelen suyun (nemin) göz önünde bulundurulması gerekir. Kitabınızda, aşırı hava E ile (Excess air), nem X ile gösterilmiştir